Relé de gas del transformador

• Nombre estándar: Relé de gas (Relé de gas, conocido internacionalmente como relé Buchholz.

• funcionalidad básica: Como protección primaria única contra fallos internos en transformadores de potencia sumergidos en aceite, se utiliza para detectar gases generados por la descomposición de materiales aislantes debido a descargas eléctricas o sobrecalentamiento localizado, así como choques de flujo de aceite causados por fallos graves de cortocircuito.

• -gama de protecciónCubre una amplia gama de fallos dentro de la cuba del transformador y es especialmente sensible a los fallos latentes iniciales, como cortocircuitos entre espiras del devanado, puesta a tierra multipunto del núcleo y contacto deficiente del cambiador de tomas.

• Principio de funcionamientoRelé mecánico basado en fenómenos físicos. Utiliza el principio de que el gas producido por una avería es menos denso que el aceite y sube para recogerlo (señalización por gas ligero) y el principio de energía cinética del impacto del flujo de aceite en caso de avería grave (disparo por gas pesado).

• posición de montaje: Montado horizontalmente en la línea de conexión entre el cuerpo del tanque del transformador y el conservador de aceite, asegurando que todos los gases generados desde el tanque deben pasar a través del relé en el camino hacia arriba.

• valor aplicadoEs el componente más sencillo, fiable e indispensable del sistema de protección del transformador, capaz de emitir señales de alerta en la fase más temprana de una avería, o de desconectar rápidamente el transformador en caso de avería grave, evitando eficazmente que la avería se expanda o incluso provoque una explosión en el depósito.

I. Principio de funcionamiento y estructura

Un relé de gas es un relé de protección de cantidad no eléctrica cuya acción no depende de parámetros eléctricos como la corriente y la tensión, sino que responde a los fenómenos físicos generados por los fallos dentro del transformador. Su estructura interna suele contener dos elementos de acción principales, que corresponden a dos lógicas de protección diferentes.

1. Alarma de gas ligero

• Mecanismo de acciónCuando se producen fallos menores o iniciales en el transformador, como pequeños cortocircuitos entre las espiras de los devanados, corrientes parásitas excesivas debidas a daños en el aislamiento entre las láminas de acero al silicio del núcleo de hierro, chispas eléctricas debidas a un mal contacto con el cambiador de tomas, etc., estos puntos de fallo provocan la descomposición térmica del aceite aislante y el papel aislante circundantes, produciendo diversos gases, como hidrógeno, metano, etileno, etc. La densidad de estos gases es mucho menor que la absoluta - aceite de borde, será en forma de burbujas desde el punto de fallo de escapar y subir. Dado que el relé de gas se instala en el camino del flujo de aceite, estos gases finalmente se acumulan en el espacio superior del relé.

• Estructura y movimiento:: La parte superior del relé está equipada con un flotador en forma de copa o un flotador hueco con una abertura hacia abajo, al que se conecta un interruptor de láminas o un contacto de mercurio mediante un mecanismo de palanca. Al acumularse gas en la parte superior, el nivel de aceite en la zona desciende y el flotador se hunde al perder flotabilidad, lo que hace que se cierre el contacto y se emita una alarma de "gas ligero".

• significado: La señalización por gas ligero es unaseñal de advertenciaSugiere al personal de O&M que puede haber fallos latentes en el transformador, y que pruebas como el análisis de gases disueltos (DGA) del aceite deben organizarse lo antes posible para diagnosticar la naturaleza de los fallos y tratarlos a tiempo para evitar que sigan desarrollándose.

2. Viaje con gas pesado

• Mecanismo de acciónCuando se produce un cortocircuito grave en el transformador, como un cortocircuito de fase a fase o un cortocircuito grave de vuelta a vuelta, la generación instantánea de una enorme energía de arco hará que el aceite aislante circundante se gasifique drásticamente, formando una potente onda de presión y un flujo de aceite a alta velocidad, saliendo del cuerpo del tanque hacia el armario de almacenamiento de aceite.

• Estructura y movimientoEl recorrido del flujo de aceite dentro del relé contiene un deflector o tapón que está conectado a otro interruptor de láminas independiente o a un contacto de mercurio. En condiciones normales, la velocidad del flujo de aceite es lo suficientemente baja como para empujar la placa. Sin embargo, en caso de un fallo interno grave, el impacto de aceite a alta velocidad empujará la placa, desviándola lo suficiente como para accionar el cierre del contacto y emitir una orden de disparo por "gas pesado". Esta orden actúa directamente sobre los disyuntores de cada lado del transformador, desconectando instantáneamente el transformador de la red.

• significado:: La protección contra gases pesados esAcción de disparo de la protección principalEstá diseñado para aislar el transformador lo antes posible después de que se produzca un fallo, para evitar la entrada continua de energía de fallo, minimizar los daños en el equipo y evitar que el accidente se expanda (por ejemplo, incendio del depósito, explosión).

II. Requisitos de instalación y funcionamiento

• Requisitos de instalación:

  • Debe montarse horizontalmente en la línea de conexión entre la parte superior del depósito y el armario del depósito.

  • El conducto debe tener una inclinación ascendente de 2%-4% para garantizar que el gas fluya suavemente hacia el depósito y hacia el relé.

  • La dirección de la flecha del relé debe apuntar hacia el depósito de aceite.

  • El interior del relé debe estar lleno de aceite aislante y no debe haber aire residual.

• Precauciones durante el funcionamiento:

  • Los transformadores recién puestos en servicio o revisados pueden presentar inicialmente escapes de aire atrapado en el material aislante, lo que puede provocar una falsa alarma de gas ligero.

  • Las fluctuaciones en el flujo de aceite pueden producirse durante operaciones como el repostaje, el filtrado de aceite o la conmutación del enfriador del transformador, y a menudo es necesario conmutar temporalmente el circuito de disparo por gas pesado a la posición de señal o salir de él durante un breve periodo de tiempo para evitar que la protección contra gas pesado se active inadvertidamente.

  • Los terremotos o las fuertes vibraciones mecánicas también pueden provocar el mal funcionamiento de los relés, por lo que los relés modernos se diseñan con un cierto nivel de rendimiento sísmico.

III. Ventajas e inconvenientes de la protección por relé de gas

Pros.

• alta sensibilidad: La sensibilidad a varios tipos de fallos internos, especialmente fallos iniciales como cortocircuitos de giro a giro, es mucho mayor que la protección de cantidad eléctrica.

• alta fiabilidadEstructura simple, basada en principios de acción puramente físicos, con poca influencia del funcionamiento externo del sistema eléctrico, los niveles de corriente de cortocircuito, la saturación del TC y otros factores.

• -El principio es claro.: Las alarmas de gas ligero y los disparos de gas pesado corresponden a averías de distinta gravedad, lo que facilita la valoración de las averías.

Desventajas.

• no selectivo: No es posible distinguir si se trata de un fallo en el bobinado o en el núcleo, y debe analizarse más a fondo junto con otras herramientas de diagnóstico (por ejemplo, DGA).

• Existe una zona muertaEn caso de avería en la parte inferior del depósito, donde el choque de aceite resultante puede haberse descompuesto antes de llegar al relé, y en caso de avería en el interior de la carcasa de plomo, es posible que el relé de gas no pueda proteger eficazmente.

• Posible mal comportamientoPosibilidad de falsa activación en condiciones que no sean de avería, como repostaje, terremotos, fluctuaciones del nivel de aceite debidas a averías transversales, etc.

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. ¿Cómo se determina qué tipo de gas está presente cuando se activa un relé de gas?
Cuando se produce una alarma de gas ligero, el personal de O&M debe recoger inmediatamente el gas a través de la válvula de extracción situada en la parte superior del relé. La inflamabilidad del gas recogido puede determinarse mediante una sencilla prueba de campo (las llamas abiertas están estrictamente prohibidas y deben utilizarse instrumentos especializados). Los gases incoloros, inodoros y no inflamables suelen ser aire; los gases inflamables son indicativos de gases de avería procedentes de la descomposición de materiales aislantes. El análisis preciso de la composición requiere un análisis cromatográfico en un laboratorio.

2. ¿Por qué se ajusta el valor de funcionamiento de la protección contra gases pesados en función del caudal de aceite?
Dado que la naturaleza de una avería interna grave se caracteriza por una rápida liberación de energía, esto conduce inevitablemente a una rápida expansión y flujo de petróleo. La velocidad del flujo de petróleo está directamente relacionada con la magnitud de la energía de la avería. Por lo tanto, el ajuste del umbral de acción de la protección contra gases pesados a una velocidad de flujo de aceite específica (por ejemplo, 0,6 m/s, 1,0 m/s, etc.) distingue eficazmente entre la circulación normal de aceite y los peligrosos impactos de flujo de aceite defectuoso, garantizando que la protección sólo se dispare instantáneamente en caso de un fallo interno realmente grave.

3. ¿Cómo actúan conjuntamente la "protección de gas" y la "protección diferencial" para proteger contra los fallos internos del transformador?
Se complementan entre sí y constituyen las dos protecciones principales más importantes en caso de avería en el transformador.

• protección contra gasesPara cortocircuitos de giro a giro, fallos del núcleo, sobrecalentamiento y producción de gas, etc.No hay cambios significativos en las cantidades eléctricasLos fallos iniciales o no metálicos son especialmente sensibles.

• protección diferencialmetálicocortocircuito fase-faseLa respuesta más rápida y fiable a fallos de alta corriente como.
  Cualquiera de las dos acciones es suficiente para desconectar el transformador. Esta configuración redundante mejora considerablemente la fiabilidad general de la protección del transformador.